JPH08262477A - 空間光変調素子の製造方法、 及び非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体 - Google Patents

空間光変調素子の製造方法、 及び非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体

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JPH08262477A
JPH08262477A JP7061033A JP6103395A JPH08262477A JP H08262477 A JPH08262477 A JP H08262477A JP 7061033 A JP7061033 A JP 7061033A JP 6103395 A JP6103395 A JP 6103395A JP H08262477 A JPH08262477 A JP H08262477A
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JP
Japan
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amorphous silicon
germanium alloy
silicon germanium
film
spatial light
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JP7061033A
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Kunihiko Yoshino
邦彦 吉野
Isamu Shimizu
勇 清水
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 光伝導度と暗伝導度の比が大きくとれた、非
晶質シリコンゲルマニウム合金感光体およびこれを用い
た空間光変調素子の製造方法を提供する。 【構成】 モノシラン、ゲルマン、ジシラン、ジボラ
ン、ホスフィン、アルゴン、ヘリウムのうち、ゲルマン
を含んだ少なくとも2種類以上のガスと、水素ガスとを
原料とガスとして、1MHz 以上 10GHz 以下の高周波を用
いたプラズマCVD 法により、基板に形成いた透明電極上
に非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体を形成する空
間光変調素子の製造方法において、原料ガスによる非晶
質シリコンゲルマニウム合金膜の堆積と、水素ガスによ
るプラズマ処理とを周期的に繰り返して基板の透明電極
上に非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体を形成する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は空間光変調素子の製造方
法、及び空間光変調素子として用いられる非晶質シリコ
ンゲルマニウム合金感光体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、大画面デイスプレイとして、空間
光変調素子 (Spatial Light Modulator : SLM) を用い
た投射型デイスプレイが注目されている。これは、大面
積の他に、高輝度、高精細な画像を表示可能であること
が特徴となっている。空間光変調素子は、図3に示すよ
うに、一般的には、一対の基板30、31(透明基板、
例えばガラス基板、透明樹脂板)間に挟持された一対の
透明電極32、33(例えばSnO2,In2(Sn)O3 等の薄
膜)、感光体34、光吸収層35、誘電体ミラー36、
液晶37などの光変調層からなり、透明電極には交流駆
動電源が供給されている。
【0003】このような空間光変調素子の感光体として
は、Se, CdS , 非晶質シリコン、あるいは非晶質シリコ
ンゲルマニウム合金感光体などが用いられている。非晶
質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜を形成するにあ
たっては、例えば、モノシランガス、ゲルマンガス、水
素ガスの混合ガスを連続的にプラズマCVD装置へ導入
し、13.56 MHz のグロー放電分解法によって、原料ガス
の分解をし、膜を堆積させるという工程を一般にとって
いる。図2に従来のプラズマCVD 装置の概念図を示す。
【0004】
【課題を解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の製造方法で得られた非晶質シリコンゲルマ
ニウム合金感光体の膜は、暗伝導度が高く、さらに光照
射時(600nm,0.2mW/cm2)の光伝導度が低い特性のものと
なってしまう。従って、この非晶質シリコンゲルマニウ
ム合金感光体の膜の光伝導度と暗伝導度の比が大きくと
れないため、空間光変調素子にこの膜を組み込んだ場
合、コントラストが大きくとれず、空間光変調素子を用
いた投射画像は、品質の悪いものとなってしまう。
【0005】本発明の目的は、この問題点の解決にあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、「モノシラ
ン、ゲルマン、ジシラン、ジボラン、ホスフィン、アル
ゴン、ヘリウムのうち、ゲルマンを含んだ少なくとも2
種類以上のガスと、水素ガスとを原料とガスとして、1M
Hz 以上 10GHz 以下の高周波を用いたプラズマCVD 法に
より、基板に形成いた透明電極上に非晶質シリコンゲル
マニウム合金感光体を形成する空間光変調素子の製造方
法において、原料ガスによる非晶質シリコンゲルマニウ
ム合金膜の堆積と、水素ガスによるプラズマ処理とを周
期的に繰り返して基板の透明電極上に非晶質シリコンゲ
ルマニウム合金感光体を形成することを特徴とする空間
光変調素子の製造方法」を提供する。
【0007】また、本発明は、「書き込み光の強度分布
に応じて読み出し光の強度または位相を変調する空間光
変調素子に用いられる非晶質シリコンゲルマニウム合金
感光体において、プラズマCVD法により非晶質シリコン
ゲルマニウム合金膜の堆積と、水素ガスによるプラズマ
処理とを周期的に繰り返して得られる、暗伝導度と光伝
導度の比が大きくとれた非晶質シリコンゲルマニウム合
金感光体」を提供する。
【0008】
【作用】本発明の空間光変調素子の製造法を用いると、
暗伝導度と光伝導度の比の大きい非晶質シリコンゲルマ
ニウム合金感光体の膜が得ることができることが可能で
ある理由は、推定であるが以下の事項が挙げられる。非
晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜へ光を照射し
た際の光伝導度の値が低い理由は、膜中に存在する欠陥
が影響を及ぼしている。この膜中の欠陥の原因を非晶質
シリコンゲルマニウム合金感光体である膜を堆積させる
工程と、水素ガスによるプラズマ処理の工程を周期的に
繰り返し行うことで、作製時につぶしておくことによっ
て、膜中の欠陥が低減された、光を照射した際の光伝導
度の値の高い、非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体
の膜が得ることができると推定される。
【0009】一方、水素ガスによるプラズマ処理の工程
を膜の形成中に周期的に行うことによって、膜に含有さ
れる水素量の増加が認められる。この水素量の増加が原
因となって、暗伝導度の値の低い非晶質シリコンゲルマ
ニウム合金感光体の膜が得ることができると推定され
る。具体的には、原料ガスにモノシランガスとゲルマン
ガスを用い、このモノシランガスとゲルマンガスを間歇
導入させ、モノシランガスとゲルマンガスと水素ガスに
よる非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜の堆積
と水素ガスだけのプラズマ処理を周期的に繰り返すこと
によって膜の堆積を行う。膜は約2(オングストローム
/ sec )の速度で堆積させ、数十オングストロームの超
薄膜を堆積させる。その後、2.45 GHz のマイクロ波を
用いた水素の励起プラズマを利用した水素プラズマ処理
を行う。原料ガスのモノシランガス及びゲルマンガスと
励起させる水素ガスとは、別々のラインを用いており、
モノシランガス及びゲルマンガスは間歇に導入するのに
対して、水素ガスは導入途中で 2.45 GHz のマイクロ波
を用いて分解し、原子状水素にして導入する。従って、
水素によるプラズマ処理工程において原子状水素による
表面処理が行われる。このときの水素による処理は、数
十オングストロームの堆積膜に対して膜の構造緩和(エ
ネルギー的な安定化)の効果を持つ。この構造緩和によ
って、光導電度の値の低下に影響を及ぼす膜中の欠陥の
原因が低減する。
【0010】また、光導電度の値の低下の防止に上述の
製造方法が関与していることは、後述する実施例の中で
示す実験事実からも証明できる。
【0011】
【実施例】本発明の製造方法の実現及びこの方法により
得られた非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜
は、図1に示す装置を用いて得られた。ここで図1は装
置の断面図である。この装置は、平行平板型のRFグロ
ー放電 (13.56 MHz ) CVD 装置である。中央に真空チャ
ンバー4があり、その真ん中に基板7を設置する。原料
ガスにモノシランガス及びゲルマンガスを選択し、図の
上部15からエアバルブ1を用いてチャンバー4へ間歇
導入させる。また、図の左の水素導入管8より水素ガス
を導入し途中9で2.45 GHz のマイクロ波で励起させ
て、水素プラズマとしてチャンバー内へ連続的に供給す
る。上記のエアバルブを用いたモノシランガス及びゲル
マンガスのチャンバーへの間歇導入によって、モノシラ
ンガスとゲルマンガスと水素ガスによる非晶質シリコン
ゲルマニウム合金感光体の膜の堆積の工程と水素ガスに
よるプラズマ処理の工程が繰り返されることとなる。非
晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜製造条件は、
以下に示す通りである。真空チャンバー4は、ターボ分
子ポンプと油回転ポンプとを用いた排気装置10によっ
て、5x10-6torr 以下の真空度に到達するまで排気し
た。基板温度は 250oC に保持して膜の作製を行う。原
料ガスをチャンバー4へ導入して、非晶質シリコンゲル
マニウム合金感光体の膜を形成する際は、排気系は、メ
カニカルブースタポンプと油回転ポンプ11を用いるの
で、そちら11の排気系に切り換える。モノシランガス
の流量、ゲルマンガスの流量は、マスフローコントロー
ルメータを用いてそれぞれ、20sccm, 4sccm に設定し、
装置の上部15からエアバルブ1を用いてチャンバー4
へ間歇導入させた。水素ガスの流量は、マスフローコン
トロールメータを用いて 80 sccm に設定し、装置の左
の水素導入管8より水素ガスを導入し途中9で2.45 GHz
のマイクロ波で励起させて、水素プラズマとしてチャ
ンバー内へ連続的に供給した。カソード5と基板側のア
ノード6の間には13.56MHz のRFグロー放電を生じさせ
ており、モノシランガスと水素ガスとがチャンバーへ導
入された時のみに、非晶質シリコンゲルマニウム合金感
光体の膜の堆積が起こる。この時のRFパワー密度は0.3
(W/cm2 ) である。そして反応圧は100mtorr、膜堆積時
の膜堆積速度は、2.06(オングストローム/ sec )であ
る。ここで、モノシランガスとゲルマンガスと水素ガス
による非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜の堆
積の工程と水素ガスによるプラズマ処理の工程を繰り返
しながら、非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜
の形成を行ったわけであるが、モノシランガスとゲルマ
ンガスと水素ガスによる非晶質シリコンゲルマニウム合
金感光体の膜の堆積の工程の時間を10秒、水素ガスに
よるプラズマ処理の工程の時間を10秒と設定し、さら
にこの2つの工程を500回繰り返すことによって、非晶
質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜の形成を行っ
た。また、モノシランガスとゲルマンガスがチャンバー
4へ導入されない時は、2.45 GHz のマイクロ波で励起
された水素プラズマのみが、チャンバーへ導入されるこ
ととした。
【0012】この製造条件によって、以下のような特性
の非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体の膜がえられ
た。膜厚が1.03mm、膜中水素濃度が6.7原子%、光学ギ
ャップエネルギーが1.58 eV 、暗伝導度が、7.40 x 10
-11 S/cm 、波長600nmで光強度0.2mW/cm2 の単色光を膜
に照射したときの光導電度が、1.46 x 10- 7 S/cm であ
った。
【0013】一方、従来の製造方法で作製した非晶質シ
リコンゲルマニウム合金感光体の膜は、以下のような特
性であった。膜厚が1.70mm、膜中水素濃度が5.0原子
%、光学ギャップエネルギーが1.53 eV 、暗伝導度が、
1.01 x 10- 9 S/cm 、波長600nmで光強度0.2mW/cm2
単色光を膜に照射したときの光導電度が、3.28 x 10- 8
S/cm であった。
【0014】本発明による製造方法で作製した膜の特性
と、従来の製造方法で作製した膜の特性を比較すると、
本発明による製造方法によって形成された膜の暗伝導度
は明らかに、従来の製造方法で形成された膜の暗伝導度
より低い値であることがわかる。また、膜中水素濃度に
ついても、本発明による製造方法によって形成された膜
は、従来の製造方法で形成された膜よりも、含有量が多
いことがわかる。更に、本発明による製造方法によって
形成された膜の光伝導度(波長600nm、光強度0.2mW/cm
2 の単色光照射時)は明らかに、従来の製造方法で形成
された膜の光伝導度より高い値であることがわかった。
【0015】
【発明の効果】本発明による製造方法によって、非晶質
シリコンゲルマニウム合金感光体の膜の暗伝導度は、従
来の製造方法で形成された膜の暗伝導度より低い値をと
ることができ、更に光伝導度(波長600nm、光強度0.2mW
/cm2 の単色光照射時)については、従来の製造方法で
形成された膜の光伝導度より高い値をとることができ
る。つまり、暗伝導度と光伝導度の比が大きくとれた非
晶質シリコンゲルマニウム合金感光体を、本発明による
製造方法によって得ることができる。
【0016】この暗伝導度と光伝導度の比が大きくとれ
た非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体を、空間光変
調素子の感光層に用いることによって、コントラストの
大きくとれた投射画像を提供できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で用いた、プラズマCVD 装置の断面図
である。
【図2】 従来のプラズマCVD 装置の概念図である。
【図3】 空間光変調素子の一般的な構造を示した断面
図である。
【符号の説明】
1・・・・・・エアバルブ 2、18・・・RF電源 3、19・・・マッチングボックス 4、20・・・真空チャンバー 5、21・・・カソード 6、22・・・アノード 7、23・・・基板 8・・・・・・水素ガス導入管 9・・・・・・マイクロ波発生装置 10、24・・ターボ分子ポンプ及び油回転ポンプ排気
系 11、25・・メカニカルブースターポンプ及び油回転
ポンプ排気系 12、13・・真空バルブ 26、27・・真空バルブ 14・・・・・水素ガス導入口 15・・・・・モノシランガス導入口 16・・・・・モノシランガスを真空チャンバーへ供給
する供給管 17・・・・・モノシランガスを真空チャンバー以外へ
排出する排出管 28・・・・・原料である混合ガスの導入口

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モノシラン、ゲルマン、ジシラン、ジボラ
    ン、ホスフィン、アルゴン、ヘリウムのうち、ゲルマン
    を含んだ少なくとも2種類以上のガスと、水素ガスとを
    原料ガスとして、1MHz 以上 10GHz 以下の高周波を用い
    たプラズマCVD 法により、基板に形成した透明電極上に
    非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体を形成する空間
    光変調素子の製造方法において、原料ガスによる非晶質
    シリコンゲルマニウム合金膜の堆積と、水素ガスによる
    プラズマ処理とを周期的に繰り返して基板の透明電極上
    に非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体を形成するこ
    とを特徴とする空間光変調素子の製造方法。
  2. 【請求項2】書き込み光の強度分布に応じて読み出し光
    の強度または位相を変調する空間光変調素子に用いられ
    る非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体において、プ
    ラズマCVD法により非晶質シリコンゲルマニウム合金膜
    の堆積と、水素ガスによるプラズマ処理とを周期的に繰
    り返して得られる、暗伝導度と光伝導度の比の大い非晶
    質シリコンゲルマニウム合金感光体。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の非晶質シリコンゲルマニ
    ウム合金感光体において、膜中ゲルマニウム濃度が 0.1
    〜60 原子%で、膜中水素濃度が1〜30原子%で、か
    つ光学ギャップエネルギーが 1.0 〜 2.0 eV であるこ
    とを特徴とする空間光変調素子の非晶質シリコンゲルマ
    ニウム合金感光体。
JP7061033A 1995-03-20 1995-03-20 空間光変調素子の製造方法、 及び非晶質シリコンゲルマニウム合金感光体 Pending JPH08262477A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016121403A (ja) * 2013-04-11 2016-07-07 エア プロダクツ アンド ケミカルズ インコーポレイテッドAir Products And Chemicals Incorporated 多成分膜の製造方法
KR20200025030A (ko) * 2018-08-29 2020-03-10 주식회사 원익아이피에스 비정질 실리콘막의 제조방법

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